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AGV小车论文

毕业论文

课程名称：

机电一体化系统设计

题目：

AGV小车

摘要………………………………………………………………………3

一、概述…………………………………………………………………3

二、AGV的结构组成……………………………………………9

三、导引原理……………………………………………………11

四、AGV的主要技术参数………………………………………14

五、自动导引小车的应用现状…………………………………15

参考文献……………………………………………………………………17

AGV小车

摘要：

随着工厂自动化、计算机集成制造系统技术的逐步发展以及柔性制造系统、自动化立体仓库的广泛应用，AGV（AutomaticGuidedVehicle）即自动导引车作为联系和调节离散型物流系统以使其作业连续化的必要的自动化搬运装卸手段，其应用围和技术水平得到了迅猛的发展。

AGV是以微控制器为控制核心、蓄电池为动力、装有非接触导引装置的无人驾驶自动导引运载车，其自动作业的基本功能是导向行驶、认址停准和移交载荷。

作为当代物流处理自动化的有效手段和柔性制造系统的关键设备，AGV已经得到了越来越广泛的应用，对AGV的研究也具有十分重要的理论意义和现实意义。

一、概述

1、AGV小车的背景和意义

21世纪制造业将进入一个新阶段，敏捷制造将成为企业的主导模式。

能否抓住市场机遇开发出新产品将是企业赢得竞争的主要手段。

要减小生产成本对生产批量的依赖，就要发展敏捷制造装备。

繁重制造装各的可编程、可重组和快速响应能力使得在进行小批量生产时，可实现接近中、大批量生产的效率。

由于机器人具有自主规划、可编程、可协调作业和基于传感器控制等特点，它将成为可重组的敏捷制造生产装备及系统的重要组成部分，为传统制造企业向敏捷制造企业跨越发展提供重要的技术支持。

自动导向小车（（AutomatedGuidedVehicle简称AGV）是移动机器人的一种，是现代制造企业物流系统中的重要设备，主要用来储运各类物料，为系统柔性化、集成化、高效运行提供了重要保证。

AGV主要有两类形式，一种是固定路径AGV，它的运行路径是固定的，且有轨道，故导引技术相对简单;另一种是自由路径AGV，由于没有轨道，它为AGV自由运行提供了最大可能，但由于技术限制，AGV沿任意路径自由运行仍是一个有待解决的技术难题。

在以往的生产线上，导向式AGV是人们经常采用的方式，有导轨式、磁导引式等方法。

这些方法都需要预先规划好AGV的运行路线，而且生产车间的装置不能随意移动。

随着生产车间智能化的提高，导向式AGV明显降低了AGV的柔性。

因此，非导向式AGV将成为敏捷制造物流系统中的主要选择。

在非导向式AGV系统中，AGV的运行路径不需要由附加设备决定，而且当车间的布局变化后，只要及时改变规划系统的软件参数即可满足路径规划要求。

资料显示:

在产品生产的整个过程中，仅仅有5%的时间是用于加工和制造，剩余的95%都用于储存、装卸、等待加工和输送:

在美国，直接劳动成本所占比例不足生产成本的10%，且这一比例还在不断下降，而储存、运输所占的费用却占生产成本的40%.因此，目前世界各工业强国普遍把改造物流结构、降低物流成本作为企业在竞争中取胜的重要措施，为适应现代生产的需要，物流正在向着现代化的方向发展。

自动导引小车AGV适应性好、柔性程度高、可靠性好、可实现生产和搬运功能的集成化和自动化，在各国的许多行业都得到广泛的应用。

目前，在我国某些汽车、烟草行业，AGV已投入使用，并取得了良好的经济效益。

但从使用形式来看，大都采用属于固定路径导向畴的电磁导引AGV，无固定路径自主导向的AGV由于诸多问题未能完全解决，还没有达到实用。

因此进行自山路径导向式AGV的研究，不仅对敏捷物流设备的研制和应用有现实的工程意义，而且对移动机器人路径规划有重要的理论意义

2、AGV的发展情况

20世纪50年代初世界上第一台AGV是由美国Barrett电子公司于开发成功的，它是一种牵引式小车系统，可十分方便地与其他物流系统自动连接，显著地提高劳动生产率，极提高了装卸搬运的自动化程度。

1954年英国最早研制了电磁感应导向的AGVS，由于它的显著特点，迅速得到了应用和推广。

1960年欧洲就安装了各种形式、不同水平的AGVS220套，使用了AGV1300多台。

1976年，我国起重机械研究所研制出第一台AGV，建成第一套AGVS滚珠加工演示系统，随后又研制出单向运行载重500公斤的AGV，双向运行载重500kg、1000kg、2000kg的AGV，开发研制了几套较简单的AGV应用系统。

1999年3月27日，由船舶设备集团研制生产的激光导引无人车系统在红河卷烟厂投入试运行，这是在我国投入使用的首套激光导引无人搬运车系统。

3、应用AGV具有很多特点

（1）、AGV可十分方便地与其它物流系统实现自动连接，如AS/RS（通过出从库台）、各种缓冲站、自动积放链、升降机和机器人等；实现在工作站之间对物料进行跟踪;对输送进行确认；按计划输送物料并有执行检查记录:

与生产线和库存管理系统进行在线连接以向工厂管理系统提供实时信息。

（2）、采用AGV由于人工检取与堆置物料的劳动力减少，操作人员无需为跟踪物料而进行大量的报表土作，因而显著提高劳动生产率。

另外，非直接劳动力如物料仓库会计员、发料员以及运货车调度员的工作的减少甚至完全取消又进一步减低了成本。

（3）、AGV运输物料时，很少有产品或生产设各的损坏，这是因为AGV按固定路径行驶，不易与加工设备和其他障碍物碰撞。

（4）、绝大多数AGV的使用者均证明，2到3年从经济上均能收回AGV的投资成本。

（5）、AGV通过安装在地面之下的电缆或其他不构成障碍的地面导引物，其通道必要时可作其他用处。

（6）、系统具有极高的可靠性。

AGVs由若干台小车组成，当一台小车需要维修时，其它小车的生产率不受影响并保持高度的系统可利用性。

（7）、节约能源与保护环境。

AGV的充电和驱动系统耗能少，能量利用率高，噪音极低对制造和仓储环境没有不良影响。

3、自动导引小车的定义及特点

根据美国物流协会定义，AGV是指装备有电磁或光学自动导引装置，能够沿规定的导引路径行驶，具有小车编程与停车选择装置、安全保护以及各种移载功能的运输小车。

AGV是以电池为动力、装有非接触导向装置，独立寻址系统的无人驾驶自动运输车。

AGVs是自动导引车系统，它由若干辆沿导引路径行驶，独立运行的AGV组成。

AGVs在计算机的交通管制下有条不紊地运行，并通过物流系统软件而集成于整个工厂的生产监控与管理系统中。

5、AGV的类型

（1）、按照导引原理的不同，分为固定路径导引和自由路径导引两大类型。

固定路径导引：

在事先规划好的运行路线上设置导向的信息媒介，如导线、光带等，通过AGV上的导向探测器检测到导向信息（如频率、磁场强度、光强度等），对信息实时处理后，用以控制车辆沿规定的运行线路行走的导引方式。

自由路径导引：

事先没有设置固定的运行路径，AGVS根据搬运任务要求的起始点位置，计算机管理系统优化运算得出最优路径后，由控制系统控制各个AGV按照指定的路径运行，完成搬运任务。

图1

图2

（2）、按照用途和结构把AGV分为无人搬运车、无人牵引车和无人叉车。

无人搬运小车：

主要用于完成搬运作业，采用人力或自动移载装置将货物装载到小车上，小车行走到指定地点后，再由人力或自动移载装置将货物卸下，从而完成搬运任务。

具有自动移载装置的小车在控制系统的指挥下能够自动地完成货物的取、放以及水平运行的全过程，而没有移载装置的小车只能实现水平方向的自动运行，货物的取放作业需要依靠人力或借助于其它装卸设备来完成。

无人牵引小车：

主要功能是自动牵引装载货物的平板车，仅提供牵引动力。

当牵引小车带动载货平板车到达目的地后，自动与载货平板车脱开。

无人叉车：

其基本功能与机械式叉车类似，只是一切动作均由控制系统自动控制，自动完成各种搬运任务。

图1

二、AGV的结构组成

1、AGV小车的结构组成

1—安全挡圈2、11—认址线圈3—失灵控制线圈4—导向探测器5—转向轮6—驱动电机7—转向机构8—导向伺服电机9—蓄电池10—车架12—制动器13—驱动车轮14车上控制器

2、AGV的典型部件

（1）、车体

车体由车架和相应的机械装置所组成，是AGV的基础部分，是其他总成部件的安装基础；

（2）、蓄电和充电装置

AGV常采用24V或48V直流蓄电池为动力。

蓄电池供电一般应保证连续工作8小时以上的需要。

（3）、驱动装置

ＡＧＶ的驱动装置由车轮、减速器、制动器、驱动电机及速度控制器等部分组成，是控制AGV正常运行的装置。

其运行指令由计算机或人工控制器发出，运行速度、方向、制动的调节分别由计算机控制。

为了安全，在断电时制动装置能靠机械实现制动。

（4）、导向装置

接受导引系统的方向信息通过转向装置来实现转向动作。

（5）、车上控制器

接受控制中心的指令并执行相应的指令，同时将本身的状态（如位置、速度等）及时反馈给控制中心。

（6）、通信装置

实现AGV与地面控制站及地面监控设备之间的信息交换。

（7）、安全保护装置

安全系统包括对AGV本身的保护、对人或其它设备的保护等方面。

（8）、安全保护

主动安全保护装置和被动安全保护装置

（9）、移动装置

与所搬运货物直接接触，实现货物的装置

（10）、信息传输与处理装置

主要功能是对AGV进行监控，监控AGV所处的地面状态，并与地面控制站实时进行信息传递

三、导引原理

固定路径导引方式和自由路径导引方式。

固定路径导引方式：

在行驶路径上设置导引用的信息媒介物，AGV通过检测出它的信息而得到导引的一种方式，如电磁导引、光学导引、磁带导引等。

自由路径导引方式：

在AGV控制系统中储存着搬运区域布置的尺寸坐标，通过不同方式实时识别出AGV的当前方位，并自动控制其按选择的行驶路径运行的一种导引方式。

1、电磁导引的基本原理

1---导向电线2—导向轮3—信号检测器

4—放大器5—导向电机6—减速器

在AGV的运行路线下面埋设导向电线1，通以3～10KHZ的低压、低频电流，该交流电信号沿电线周围产生磁场，AGV上装设的信号检测器3可以检测到磁场的强弱并通过检测回路以电压的形式表示出来。

当导向轮2偏离导向电线后，则信号检测器测出电压差信号，此信号通过放大器4放大后控制导向电机5工作,然后导向电机再通过减速器控制导向轮回位，这样，就会使AGV的导向轮始终跟踪预定的导引路径。

2、光学导引（OpticalGuided）

当AGV在反光带的上方运行时，小车下方的光源照射到反光带后，被反光带反射回来的光线由车上的感光元件接受，经过检测和运算回路进行计算后，对小车的位置进行准确的判断，得出小车是否偏离轨道的结论。

AGV没有偏离导引路径时，如图所示位置，处于中间位置的信号孔打开，如果AGV偏离导引路径时，偏离中间位置的信号孔被打开，检测回路根据检测到的不同感光信号就可判断出AGV是否偏离，并且判断出向哪个方向偏离了，偏离值是多少。

根据这个结论，由控制系统对AGV的运行状态进行及时修正，使其及时回到导引路径上来。

因此，AGV能够始终沿着反光带的导引轨迹运行。

3、自由路径导引

在导引车顶部装置一个沿360°方向按一定频率发射激光的装置。

同时在AGV四周的一些固定位置上放置反射镜片。

当AGV运行时，不断接受到从三个已知位置反射来的激光束，经过简单的几何运算，就可以确定AGV的准确位置，控制系统根据ＡＧＶ的准确位置对其进行导向控制。

四、AGV的主要技术参数

（AGV自动导引小车结构图）

1、额定载重量：

自动导引搬运车所能承载货物的最大重量。

AGV的载重量围在50kg～20000kg，以中小型吨位居多。

根据日本通产省的调查，目前使用的AGV载重量在100kg以下的占19%，载重量在100kg～300kg22%300kg500kg9%500kg1000kg300kg占22%，300kg～500kg占9%，500kg～1000kg的占18%，18%1000kg～2000kg的占21%，2000kg～5000kg的占8%，而5000kg以上的数量极少。

2、自重：

自重是指自动导引搬运车与电池加起来的总重量。

3、车体尺寸：

车体尺寸是指车体的长、宽、高外形尺寸。

该尺寸应该与所承载货物的尺寸和通道宽度相适应。

4、停位精度：

指AGV到达目的地址处并准备自动移载时所处的实际位置与程序设定的位置之间的偏差值（mm）。

这一参数很重要，是确定移载方式的主要依据，不同的移载方式要求不同的停位精度。

5、最小转弯半径：

指AGV在空载低速行驶、偏转程度最大时，瞬时转向中心到AGV纵向中心线的距离。

它是确定车辆弯道运行所需空间的重要参数。

6、运行速度：

指自动导引搬运车在额定载重量下行驶时所能达到的最大速度。

它是确定车辆作业周期和搬运效率的重要参数。

7、工作周期：

自动导引搬运车完成一次工作循环所需的时间。

8、运载类别：

所运输的物料的类型

9、移载方式：

移载装置的运动形式

10、驱动形式：

指的是AGV靠什么装置来实现行走,转向的功能的

五、自动导引小车的应用现状

由于AGV具有机能集中、地上系统简单、施工和系统构成容易等优点，因此，广泛地应用在机械加工、汽车制造、港口货运、电子产品装配、造纸、发电厂、电子行业的超净车间等诸多行业。

其运行速度可达到百米/分钟，运输能力可以从几千克到儿十吨。

AGV是一种非常有前途的物流输送设备，尤其在柔性制造系统（FMS）和柔性装配系统（FAS）中被认为是最有效的物料运输设备。

随着电子和控制技术的发展，AGV的技术也在不断进步，正在朝着性能更优越、更廉价、自由度更高、超大型化和微型化方向发展。

其应用领域也在不断扩展。

这种十儿年前只是用作工厂的物流输送设各，现在己经不仅仅局限于工厂之，己成功地应用到办公室、饭店、医院和超级市场等诸多部门，并且取得了很好的效果。

AGV的应用领域主要在制造业，在重型机械及部分非制造业中也有应用。

AGV在制造业中主要用于物料分发、装配和加工制造二个方面[411。

其中装配作业中AGV用量最大，而汽车工业又是AGV的应用大户。

美国通用汽车公司90%的AGV用于汽车装配线，西欧各国用于汽车装配的AGV占整个AGV数量的57Yo。

物料分发主要是指生产工序间的物料移送和仓库作业中的物料移送。

随着电子工业的进一步发展，电子工业中AGV的使用极具市场潜力。

其原因在于消费者需求的变化日益加快，生产系统必须适应市场的变化要求，其中FMS（柔性制造系统）即为以灵活的生产方式适应市场变化的制造方式，对于FMS来说，各加工单元之间的中（小）批量元器件的送发效率要求极高，而AGV能提供柔性最好的输送，AGV可以很方便地对AGV的输送工艺路线进行编程，使之按要求的路径和方式到达装配线的指定位置。

在净化室中，AGV更可大显身手，它可满足净化耍求极高的操作。

在重型机械行业中，AGV主要用来运送模具和原材料（如成卷带钢等）。

因而AGV要求承载量人，通常为2.22-4.5t,最大者可达6.3t。

配各了功率较大的移藏装置也是这类AGV的特点。

在AGV上配备大型机器人用以对大型金属构件进行喷漆（如屹机骨架的喷漆）是AGV在重型行业中的应用之一。

在非制造业中，AGV的应用越来越普遍。

现代化的庆院安装AGV系统，把取样从门诊部自动运送到中央化验室;把药物、医疗用品、食品、衣着用品从中央物料管理中心输送到医院的各个部门。

邮政部门也广泛采用AGV，如将进台区的输送到处理区，将处理区的输送到出台区。

为了加大运输量，使用了牵引式AGV系统，一次可以牵引多台车。

大型的办公大楼也开始安装AGV系统，用以运送、电文和包裹到各个分区部门。

宾馆业采用AGV把食品从厨房运送到客房。

AGV也可作为机器人的“脚”，使机器人可在更大围自动完成作业，如在AGV上配各机器人用于光整水泥地面。

在具有核辐射危险的地方，常使用AGV机器人用于核材料的搬运。

参考文献

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物流技术2001.3.

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机械工业自动化，1997.3,36—38.

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工业大学学报,1998.4,46-49.

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